Генетические заболевания. Заболевания обмена веществ

Наследственные болезни стали активно изучаться лишь в ХХ в. в связи с успехами генетики ─ науки о наследственности и ее изменчивости. Успехи генетической инженерии создали предпосылки для целенаправленного предупреждения развития наследственных болезней у человека. В основе профилактики и лечения наследственных болезней лежит знание закономерностей и механизмов передачи наследственных п

ризнаков

В конце XΙX в. ─ начале ХХ в. было установлено, что передача наследственных признаков связана со специальными нитевидными структурами клетки ─ хромосомами, которые являются носителями генетической информации. Основным химическим компонентом хромосомы является ДНК ─дезоксирибонуклеиновая кислота. Изучение ее строения и свойств позволило понять механизмы и закономерности записи и воспроизведения генетической информации, поэтому ДНК принято рассматривать как материальную основу наследственности. Изучение хромосом показало, что они оказывают специфическое влияние на развитие и свойства клеток.

Участок хромосомы (молекулы ДНК), определяющий какой-либо признак или группу признаков организма, принято называть геном. Совокупность генов организма называют его генотипом, совокупность всех признаков организма, проявляющихся на протяжении всей жизни, ─ фенотипом. Место, занимаемое данным геном в хромосоме, получило название локуса. Зрелые половые клетки отличаются от соматических ( клеток тела ) тем, что они содержат половинный набор хромосом ─ по одной из каждой пары и одну половую хромосому ─ Х или Y. В процессе оплодотворения половые клетки сливаются, и число хромосом в оплодотворенной яйцеклетке удваивается. Этот механизм обеспечивает передачу потомству генетической информации от обоих родителей.

Наследственные болезни обусловлены, как правило, наследственно закрепленными изменениями генетической информации ─ мутациями. Мутации могут возникать как в результате действия факторов окружающей среды (ионизирующее излучение, некоторые биологически активные химические соединения), так и спонтанно, т.е. без видимых причин.

Процессы обмена веществ в клетке находятся под двойным контролем. С одной стороны, это нервная и эндокринная регуляция, обеспечивающая согласование обменных процессов с условиями среды, окружающей клетку, с другой ─ сложная система генетического контроля синтеза ферментных белков. С точки зрения медицинской генетики развитие наследственной патологии в результате мутации может быть следствием следующих возможных нарушений:

полной блокады (выключение) синтеза фермента;

снижения активности фермента;

нарушения других систем или биохимических реакций, от которых зависит активность фермента.

Отсутствие или низкая активность ферментов в большинстве случаев ведут к возникновению наследственных болезней обмена веществ ─ так называемых энзимопатий. Многие наследственные дефекты обмена веществ сопровождаются развитием болезненных состояний, широко варьирующих по тяжести течения заболевания ─ от легкого до чрезвычайно тяжелого. Некоторые из них могут протекать даже бессимптомно. Первые клинические проявления наследственных болезней обмена веществ чаще всего обнаруживаются в раннем детском возрасте. Но нередко наследственная патология клинически впервые проявляется у детей старшего возраста и даже у взрослых.

Одним из наиболее важных методов установления наследственной природы заболевания является генеалогический метод, основанный на составлении и анализе родословных больных с целью определения закономерности наследственной передачи патологических признаков, наблюдение за которыми ведется с помощью клинического обследования. Такая родословная составляется по одному или нескольким признакам, интересующим специалиста. Источниками при составлении родословной обычно служат непосредственное обследование, истории болезней, результаты опроса членов семьи.

В генеалогическом методе условно можно выделить два этапа: составление родословной и ее генетический (генеалогический) анализ, который предшествует клиническому и лабораторному обследованию больных и их родственников. В зависимости от целей обследования родословная может быть полной (включает все семьи родственников исследуемого) или ограниченной (исследуются только семьи, в которых есть больные дети). При генеалогическом анализе родословной сначала устанавливаются наследственный характер признака и особенности характера его наследования с учетом возможных изменений (модификаций) а результате взаимодействия гена, контролирующего этот признак с окружающей средой. Некоторые болезни могут проявляться только при определенных условиях окружающей среды (в других условиях носители патологического признака могут быть учтены как здоровые люди). Внешне сходные признаки не всегда тождественны генетически, один признак может контролироваться несколькими генами.

После того как наследственная природа контролируемого признака установлена, переходят к определению типа наследования путем статистической обработки данных родословной. Статистический анализ позволяет выявить соотношение между данными, полученными практически, и результатами, ожидаемыми теоретически. При аутосомно-доминантном типе наследования передача наследственной болезни или патологического признака происходит из поколения в поколение (генетики называют такое наследование наследованием по вертикали). Если болен один из родителей, то вероятность появления больного ребёнка в семье составляет 50%.При наличии гена, контролирующего патологический признак, у обоих родителей проявление этого признака у ребенка особенно выражено. Например, при многопалости у обоих родителей могут рождаться дети с очень тяжёлыми дефектами костной системы.

При аутосомно-рецессивном типе наследования действие гена, контролирующего патологический признак, проявляется только тогда, когда он находится и в мужской (сперматозоид0, и в женской (яйцеклетка) половых клетках. Таким образом, при слиянии этих клеток в хромосомах оказываются только патологические гены. Вероятность рождения больных детей резко возрастает, если родители находятся в кровном родстве, поскольку при этом повышается риск сочетания в клетке, образовавшейся после слияния яйцеклетки и сперматозоида,─ зиготе, двух генов, обусловливающих патологический признак.

Есть наследственные болезни, которыми в семье болеют только мальчики или только девочки. Такой тип наследования называют рецессивным, сцеплённым с полом. К этим болезням относятся гемофилия, дальтонизм и др.

История расшифровки механизма развития болезней с наследственным предрасположением в значительной мере опирается на близнецовый метод. Его широкое применение в медицине началось в 20-х годах. Смысл его вот в чем.

Близнецовая пара обследуется на наличие заболеваний у обоих близнецов. Если они оба страдают заболеванием, то такая пара называется конкордантной (от англ.concordant ─ согласный, согласующийся), если только один ─ то дискордантной. Если причина заболевания строго генетическая (наследственные болезни), то пары монозиготных близнецов будут почти всегда конкордантные, а пары дизиготных близнецов ─ и конкордантные, и дискордантные (как и в семье из двух детей).